Биоремедиация объектов окружающей среды yглеводородокисляющими микроорганизмами рода Pseudomonas (стр. 3 )

По данным эксперимента (таблица 2) эффективность очистки достигала 98-99%, что позволило перейти от лабораторных испытаний к полупромышлен-ным, т. е. к условиям максимально приближенным к производственным.

С этой целью была использована пилотная установка, размещенная в производственном помещении АО «Карбид», на которую поступал технически

отработанный газ, содержащий АМС. На основе полученных данных составлен акт полупромышленного испытания пилотной установки по очистке газовых выбросов от АМС на АО «Карбид».

Таблица 2 - Очистка загрязненного воздуха от АМС в лабораторной модели установки

Создание пилотной установки было продиктовано необходимостью моделирования реальных условий, существующих в промышленных газоочистительных установках. Данные по очистке технически отработанного газа на пилотной установке показали хорошие результаты по эффективности очистки от 91 до 98% и были рекомендованы к производственным испытаниям. На данный способ по очистке промышленных газовых выбросов от АМС ассоциацией бактерий Pseudomonas aeruginosa 8-Bacillus cereus 3 было получено авторское свидетельство на изобретение.

Полученные результаты экспериментов на лабораторной и пилотной установках свидетельствуют о перспективности использования данной биотех-нологии для очистки промышленных выбросов от целого ряда летучих арома-тических соединений, образуемых в процессе работы предприятий нефтепе-реработки и нефтехимии. Было доказано, что пилотные испытания представ-ляют собой важнейший элемент отработки технологических режимов и обеспе-чивают сбор необходимых данных по газовым выбросам для последующего масштабирования установки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные экспериментальные исследования по биоремедиации окружающей среды от техногенных загрязнений углеводородокисляющими бактериями рода Pseudomonas позволили получить результаты, на основании которых были сделаны следующие выводы:

1. Исследуемые ароматические углеводороды – АМС, толуол и стирол обладают ярко выраженной антимикробной активностью против представи-телей грамположительной микрофлоры. Высокую устойчивость к действию ароматических углеводородов проявили аборигенные культуры рода Pseudomo-nas, выделенные из производственных стоков АО «Карбид».

Установлено также, что в составе микрофлоры активного ила очистных сооружений АО «Карбид» после воздействия на него основного токсического компонента сточных вод – АМС в дозах, превышающих ПДК, происходит сужение качественного состава микроорганизмов активного ила: снижается частота встречаемости многих видов микроорганизмов. Доминирующее поло-жение занимают гетеротрофные бактерии родов Pseudomonas (44%),, Bacillus (10%), Zoogloea, Alcaligenes, Micrococcus (по 8% соответственно).

2. Выделенные из активного ила и сточных вод АО «Карбид», нефтезагрязненных почв Тенгизского месторождения и воды Каспийского моря 8 штаммов бактерий, способных использовать нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника углерода и энергии. на основании изучения их морфолого-культуральных и физиолого-биохимических признаков отнесены к видам P. aeruginosa ДС-26, P. putida D12 P. mendocina H3, P.pseudoalсaligenes H7 и Н16, P.stutzeri H10, P.alсaligenes H15, P.mallei 36К..

3. Показано, что активный рост отобранных штаммов микроорганизмов на среде с нефтью и нефтепродуктами в условиях аэрации, рН 7,0 и 7,5 наблюдается при концентрации нефти и нефтепродуктов в среде 2-10 г/л. Кроме того выявлена субстратная специфичность выделенных штаммов относительно окисления различных углеводородов. Культура P. aeruginosa ДС-26 активно метаболизировала АМС и толуол, P. putida D12 – стирол, P. mendocina Н3 - наиболее активна в отношении способности к деструкции нефти, дизельного топлива и толуола, P. stutzeri H10 – нефти и дизельного топлива.

4. В лабораторных экспериментах показана деструктивная активность микробного консорциума на основе клеток P. mendocina Н3, P. aeruginosa 8 и P. stutzeri Н10 в отношении нефтезагрязненного балластного слоя железно-дорожного полотна. Выявлено, что уже через 7 суток контакта балластного щебня с микробным консорциумом содержание углеводородов в среде умень-шилось на 32 %, через 14 суток на 47 %, а через 30 суток – на 64 %. Эти результаты получили подтверждение в ходе производственных испытаний консорциума в отношении балластного щебня железнодорожного полотна на участке Алматы - Чимкент. На этот способ получено положительное решение на изобретение (предварительный патент РК на изобретение № 14818).

5. Определены пути деструкции изучаемых ароматических углеводородов – загрязнителей ряда химических производств бактериями рода Pseudomonas, выделенных из сточных вод АО «Карбид». На основании изучения продуктов окисления и ферментов расщепления ароматического кольца показана полная деградация АМС и толуола до нетоксичных алифатических кетокислот штамм-мом P. aeruginosa ДС-26. На штамм P. aeruginosa ДС-26 получено авторское свидетельство СССР на изобретение под № 1375647. Штамм P. putida D12 разлагал стирол с образованием продуктов мета-расщепления катехола.

6. Установлено, что углеводородокисляющая активность биодеструкторов на основе иммобилизованных на полипропиленовом волокне клеток P. mendocina Н3, P. aeruginosa 8, P. stutzeri Н10, P. mallei 36К сопоставима с таковой у свободных клеток, а в ряде случаев даже выше. Так, если в свобод-ном состоянии степень деструкции толуола клетками P. stutzeri Н10 составляла 20 %, то в иммобилизованном – 75 %.

7. Модельные опыты на лабораторной установке аэротенк-аэрофильтр пока-зали возможность ее использования для очистки синтетического стока от АМС, толуола и стирола в условиях непрерывного культивирования штаммами P. aeruginosa ДС-26 и P. putida D12. Проведенные исследования в лабораторных условиях на примере очистки модельных стоков, содержащих высокотоксичные загрязнители в концентрациях 2 и 4 г/л, показали преимущества микробиоло-гических методов очистки сточных вод с высокой эффективностью.

8. Впервые осуществлена эффективная очистка газовых выбросов от a - метилстирола в биореакторе «биотенк-биофильтр» с высокой степенью очист-ки, достигающей более 98% консорциумом бактериальных штаммов родов Pseudomonas – Bacillus с приоритетной ролью Pseudomonas aeruginosa 8. Разработанная на данной основе биотехнология успешно прошла производ-ственные испытания на АО «Карбид» г. Темиртау и может быть рекомендована для улучшения экологической обстановки промышленных центров. На данный способ получено авторское свидетельство СССР на изобретение под № 1597345.

Оценка полноты решений поставленных задач

Поставленные в работе задачи выполнены:

- определено токсическое действие ароматических углеводородов на коллекционные бактериальные штаммы различного систематического положения и микрофлору биоценоза очистных сооружений АО «Карбид» г. Темиртау и выявлена устойчивая доминирующей углеводородокисляющая группа микроорганизмов – бактерии рода Pseudomonas;

- выделены активные штаммы углеводородокисляющих микроор-ганизмов, проведена их идентификация на основе культурально-морфоло-гических и физиолого-биохимических свойств;

- исследовано влияние физико-химических факторов на рост углеводо-родокисляющих микроорганизмов рода Pseudomonas на нефти и нефте-продуктах;

- выявлены пути микробной деструкции ароматических углеводородов – загрязнителей ряда химических производств бактериями рода Pseudomonas, выделенными из сточных вод АО «Карбид»;

- изучена углеводородокисляющая способность активных бактерий рода Pseudomonas, выделенных из нефтезагрязненных почв и морской воды, и на их основе создан микробный консорциум для очистки балластного слоя железнодорожного полотна от нефтепродуктов;

- создан консорциум иммобилизованных бактерий - деструкторов нефти и нефтепродуктов на основе отбора носителей и условий прикрепления и изучена его углеводородокисляющая активность;

- изучена биоремедиационная способность микробного консорциума на основе выделенных углеводородокисляющих бактерий рода Pseudomonas для очистки модельных и реальных сточных вод от нефтепродуктов в условиях непрерывного культивирования;

- разработана биотехнология очистки газовых промышленных выбросов, содержащих a - метилстирол, консорциумом углеводородокисляющих бактерий и выявлена ее эффективность в условиях лабораторного эксперимента и производства.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов

Для биоремедиации объектов окружающей среды, загрязненных нефтью и продуктами ее переработки, рекомендуется включить в состав биопрепарата комплексного действия выделенные активные культуры углеводород-окисляющих бактерий рода Pseudomonas.

Из сточных вод производства синтетического каучука выделен штамм Pseudomonas aeruginosa ДС-26,способный осуществлять полную деградацию a-метилстирола и толуола. Приоритетность этого исследования подтверждена авторским свидетельством на изобретение № 1375647 «Штамм бактерий Pseudomonas aeruginosa ДС-26, разлагающий a-метилстирол и толуол». Данное изобретение рекомендовано для биохимической очистки сточных вод ряда химических производств, где в качестве загрязнителей встречаются вышеуказанные соединения, а также их гомологи.

Разработан способ очистки отработанных газовых выбросов от a - метилстирола в биореакторе на основе консорциума активных бактериальных штаммов Bacillus-Pseudomonas с приоритетной ролью Pseudomonas, иммобили-зованных на волокнистой загрузке. Достигнута степень очистки, превышающая 98 %. На данный способ по очистке промышленных газовых выбросов от АМС ассоциацией бактерий Pseudomonas aeruginosa 8-Bacillus cereus 3 было получено авторское свидетельство на изобретение № 1597345 «Способ биологической очистки газовой среды от a - метилстирола».

Предлагаемая технология испытана на лабораторной и полупро-мышленной установке в условиях реального производственного процесса и рекомендована к применению для очистки воздушного бассейна от a-метил-стирола, образующегося в процессе производства синтетического каучука дивинилметилстирольного типа.

Результаты, полученные на лабораторной и пилотной установках, свиде-тельствуют о перспективности использования данной биотехнологии для очис-тки загрязненного воздуха от целого ряда летучих ароматических соединений, образующихся в процессе работы предприятий нефтепереработки и нефте-химии.

Разработанный способ очистки щебеночного слоя железнодорожного пути от нефтепродуктов с помощью консорциума нефтеокисляющих микроор-ганизмов позволяет снизить в нем содержание нефтепродуктов на 64 % и улучшить его физико-механические параметры. Новизна предложенного способа подтверждена предварительным патентом РК № 14818.

Полученные результаты используются в учебном процессе при чтении дисциплин «Прикладная экология», «Экологическая биотехнология», «Техно-логии очистки природных и производственных сточных вод» для подготовки бакалавров и магистров по специальности «Экология» в Казахском Националь-ном педагогическом университете им. Абая.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения

Эффективность микробиологической очистки воздуха от АМС в условиях лабораторного эксперимента в биореакторе составила 98-99% степень очистки, что позволило перейти от лабораторных испытаний к полупромышленным, т. е. к условиям максимально приближенным к производственным. С этой целью была использована пилотная установка, установленная в производственном помещении ПО «Карбид», на которую поступал технически отработанный газ, содержащий АМС. На основе полученных данных составлен акт полупро-мышленного испытания пилотной установки по очистке газовых выбросов от АМС на АО «Карбид».

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области

Научный уровень представленной диссертации соответствует между-народным стандартам исследований, проводимых в данной области. Высокий научно-технологический уровень достигнут использованием обширной теоре-тической базы данных литературных источников, а также привлечением современных инструментальных методов исследования и разработкой биотехнологических подходов для восстановления нефтезагрязненных объектов окружающей среды. В работе показана возможность решений экологических проблем биоремедиацией загрязненных природных и производственных сточных вод, почв, воздуха с помощью активных углеводородокисляющих микроорганизмов, способных к деструкции целого ряда токсических загрязнителей. Данное научное направление очень актуально и перспективно для Республики Казахстан.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 , Рустемов метаболические пути окисления

- метилстирола бактериями рода Pseudomonas // Тезисы докладов VII съезда ВМО «Достижения микробиологии - практике». – Алматы, 1985. - Т.6. - С.55.

2 Джусупова - метилстирола бактериями рода Pseudo-monas // В кн.: Биосинтез ферментов микроорганизмами. – Алматы, 1986. – С.32-38.

3 Джусупова гетеротрофных бактерий в интенсификации очист-ки промышленных сточных вод от - метилстирола бактериями рода Pseudomonas // Тезисы докладов конференции молодых ученых Казахстана «Молодежь и НТП». - Алма-Ата, 1986. – С. 21.

4 , , Тусупбекова -сификация очистки сточных вод ацетальдегидного производства иммобили-зованной микрофлорой // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции «Управляемое культивирование микроорганизмов». - Пущино, 1986. – С.43.

5 , Джусупова метаболизма - метилстирола культурами рода Pseudomonas aeruginosa // Труды ИМиВ АН КазССР «Микробиологическая трансформация химических веществ в природных субстратах». – Алма-Ата, 1987. - Т.31. - С.3-10.

6 Джусупова микроорганизмов, ассимилирующих - метилстирол // Труды ИМиВ АН КазССР «Микробиологическая трансфор-мация химических веществ в природных субстратах.». – Алма-Ата: Наука, 1987. - №31. - С.20-26.

7 , , Тусупбекова -странение и отбор микроорганизмов, ассимилирующих ксенобиотики // Труды ИМиВ АН КазССР « Естественная и индуцированная изменчивость микроор-ганизмов» – Алма-Ата: Наука, 1988. – С.34-38.

8 А. С. № 1375647 . Штамм Ps. аeruginosa 26, разлагающий - метилстирол и толуол / , , Джусупова .23.02.88: Бюл. № 7, 1988

9 , , ., Тусупбекова действие токсических соединений на микробоценоз активного ила // Тезисы Всесоюзной конференции по программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера». - Алма-Ата, 1988.- С. 17.

10 Alieva R. M., Stukanov V. A., Dzhusupova D. B. Microbial technologies for purification of industrial waste waters // Сборник материалов международной школы ЮНЕП «Microbial degradation of xenobiotics». – Пущино, 1988. - С.84-91.

11 Джусупова очистка воздуха от - метилстирола //Сборник материалов III Всесоюзной конференции «Микробиологические методы защиты окружающей среды». - Пущино, 1988. – С.

12 А. С. № 1597345. Способ биологической очистки газовой среды от - метилстирола / , , Головлева .07.10.90; Бюл. № 37

13 Джусупова микроорганизмов в защите природы от химического загрязнения // Межвузовский сборник научных трудов «Природа и хозяйство Казахстана: история, современное состояние и перспективы разви-тия». - Алматы. 1994. - С.35-40.

14 Джусупова очистка газовых выбросов от альфа-метилстирола //Тезисы докладов 44-ой научной конференции КазГПУ им. Абая. - Алматы, 1993. – Часть 3.- С.58.

15 Джусупова аспекты биотехнологии очистки сточных вод, содержащих - метилстирол // Сборник материалов конференции «Промышленная экология и охрана водных систем». - Алматы, 1997. - С.148-153.

16 Джусупова использования углеводородокисляющих микроорганизмов для очистки воды и почвы от нефтяного загрязнения // Тезисы III ассамблеи ассоциации университетов Прикаспийских государств, 12 октябрь. - Актау, 1998. - С.178-179.

17 Джусупова биотехнологии в восстановлении нарушенных техногенезом природных экосистем // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Проблемы гидрометеорологии и эколо-гии». – Алматы, 2001. – С.239-242.

18 Джусупова очистка промышленных сточных вод - как эффективный путь охраны экосистем от экологических катастроф // Сборник материалов международного симпозиума «Стратегия и методы оценки экологического риска аридных и горных территорий». – Алматы, КазГНУ им. аль-Фараби, 2001. – С.155-157.

19 Джусупова биотехнологических методов в очистке промышленных сточных вод // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Современные проблемы географической и экологической науки Казахстана» - Алматы, 2002. - С. 120-123.

20 , , Баубекова и динамика окисления нефтепродуктов микроорганизмами, выделенными из природных субстратов // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Современные проблемы географической и экологической науки Казахстана». - Алматы, 2002. - С. 120-123.

21 Джусупова очистки атмосферы от промышленных выбросов // Поиск. – 2002. - № 3. – С.122-126.

22 , Бейсенова проблемы водных экосистем нефтегазовых районов Западного Казахстана // Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия экологическая. – 2002. - №2 (11). – С.45-49.

23 , Джусупова окисление нефти и нефтепродуктов углеводородокисляющими микроорганизмами // Вестник

КазНУ им. аль-Фараби, серия экологическая. – 2002. - №2 (11). - С.130-134.

24 Джусупова биологические последствия на гидробионты при загрязнении водных экосистем нефтью и нефтепродуктами // Вестник АГУ им. Абая, серия естественно-географическая. Юбилейный сборник. – 2002. - №1. – С.87-91

25 Bigaliev A. A., Zhubanova A. A., Dzhusupova D. B., Baktygaly A. Bioreme-diation of soil from Tengiz oil and gas field. 10th Annual International Petroleum Environmental Conference, november 10-14, Houston, 2003.

26 , Баубекова бактерий рода Pseudomo-nas, выделенных из нефтезагрязненных природных компонентов // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии» – Караганда, 2003. – С.80-88.

27 , , Баубекова , характе-ристика и идентификация новых бактерий нефтедеструкторов // «Биотехноло-гия. Теория и практика. – 2003. - №3. – С.84-88.

28 , , Баубекова защиты окружающей среды от углеводородного загряз-нения // Материалы международной научно-практической конференции «Перспективы устойчивого развития экосистем Прикаспийского региона». – Алматы, 2004. – С. 62-64.

29 , , Баубекова нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки железно-дорожного балластного слоя от нефтепродуктов // Материалы международной научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт Казахстана». – Алматы, 2004, С.325-327.

30 Предварительный патент № 14818 РК, МПК Е 01В 27/06. Способ очистки щебеночного балласта железнодорожного пути от нефтяного загряз-нения / , , – Опубл.15.09.2004; Бюл. № 9.

31 ,, , Ерназарова -ние различных способов хранения на рост и жизнеспособность углеводородокисляющих микроорганизмов // Вестник КазНУ, серия биоло-гическая. – 2004. - № 2, (23). - С.98-103

32 Джусупова окисления стирола бактериальным штаммом Pseudomonas putida D 12 // Вестник КазНУ им. aль-Фараби, серия экологическая. – 2005. - № 16. - С.26-31.

33 Джусупова биотехнологии очистки производ-ственных газовых выбросов от летучих ароматических соединений ассоциацией бактерий родов Bacillus-Pseudomonas // Биотехнология. Теория и практика – 2005. - № 4. – С. 34-41.

34 , , Баубекова -щая микрофлора акватории Каспия, загрязненной нефтью и нефтепродуктами

// Материалы международной конференции «Проблемы биодеструкции техно-генных загрязнителей окружающей среды». – Саратов, 2005. – С.67-68.

35 , Амиржанов проблемы нефтегазо-вого сектора Западного Казахстана // Сборник материалов международной конференции «Рациональное природопользование». – Москва, 2005. - С.113-119.

36 Джусупова микроорганизмы рода Pseu-domonas, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных экосистем

// Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия биологическая. – 2006. - № 4. – С

37 , , Баубекова бакте-риального консорциума для очистки балластного слоя железнодорожного по-лотна // Материалы 4-го Московского международного конгресса «Биотех-нология: состояние и перспективы развития».- Москва, 2007. – С.133.

38 Джусупова активность ароматических углево-дородов в отношении различных микроорганизмов // Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия биологическая. – 2007. - № 3 (33). - С.113-117.

39 , Уашпаев проблемы углево-дородного загрязнения окружающей среды и пути их решения // Материалы международной конференции «Валихановские чтения».- Кокшетау, 2007. – С.128-132.

40 , , Баубекова способность гетеротрофных микроорганизмов // Материалы республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной микробиологии».- Алматы. -2007.- С.86-88.

41 , Джусупова внедрения в вузах курса «Экологическая биотехнология» для подготовки высокообразованных специа-листов экологов // Материалы республиканской научно-практической конфе-ренции «Оптимизация географического и экологического образования в условиях перехода образовательных учреждений на 12-летнее обучение». – Алматы, 2007. – С.56-58.

42 , , Баубекова нефте-загрязненных экосистем на основе углеводородокисляющих микроорганизмов рода Pseudomonas // Материалы международной научно-практической конфе-ренции «Биоразнообразие и устойчивое развитие природы и общества». - Алматы, 2009, Ч.1.- С.178-181.

43 Джусупова углеводородокисляющей микрофлоры в природных экосистемах // Вестник КазНУ им. аль-Фараби, серия эколо-гическая, № 2(23), 2008 . – С.20-26.

44 Джусупова экологической биотехнологии в условиях глобализации //Global Science Communications. Matters of International Scientific Internet conferens “ Vital scientific problems in the period of crisis: current condition and future’’.– Eindhoven-Netherlands, 21-31 December, 2009.- P. 105-110.

45 Джусупова деструкция нефти и нефтепродуктов при различных условиях культивирования // Вестник КазНПУ им. Абая, серия естествознания. – 2009. - № 4(22). – С.12-17.

46 Джусупова подходы в очистке промышленных сточных вод // Экологическое образование в Казахстане. – 2010. - № 1(29).- С.7-10.

Учебные и учебно-методические пособия

47 Джусупова программа по курсу «Основы экологии». - Сборник № 38 типовых программ АГУ им. Абая, ч.1. – Алматы, 1994.- С.50-53.

48 Джусупова программа по спецкурсу «Биотехнология очист-ки промышленных сточных вод». - АГУ им. Абая. – Алматы, 1997. - С.42-48.

49 Джусупова программа по курсу «Экология» - Программы Университетов и пед. вузов.- Алматы, 1999. - С.42-48.

50 Джусупова программа по курсу «Экологическая биотех-нология». - Сборник типовых программ для студентов ВУЗов, Алматы, 2002. - С.70-76.

51 Джусупова очистки природных и производственных сточных вод. Учебное пособие. – КазНПУ им. Абая. – Алматы, 2006. – 92 с.

52 Джусупова по экологическим дисциплинам. - КазНПУ им. Абая. – Алматы, 2006. – 56 с.

53 Джусупова -методический комплекс «Экология».- Алматы, 2007. – 80с.

54 Джусупова -методический комплекс «Технологии очистки природных и производственных сточных вод».- Алматы, 2008. – 87 с.

55 Джусупова -методический комплекс «Экологическая био-технология» - Алматы, 200с.

56 Джусупова задания по дисциплине «Экологическая био-технология». – Алматы, 200с.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3